一种自适应对运动的电子倍增ccd视频图像去噪的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子倍增CCD系统成像的去噪领域，特别是一种自适应对运动的电子 倍增CCD视频图像去噪的方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，世界已步入了光子的时代。随着信息技术的飞速发展，人们 获取信息的手段在向不同波段，更广阔的领域扩展。图像信息作为最直接最有效的信息，已 得到了世界的广泛重视。如何获得更清晰更准确的图像信息，成为了各国的重要课题。微 光成像技术正是顺应了运一发展趋势，成为当今世界发达国家大力发展的军民两用的新兴 高科技之一。
[0003] 微光成像在一定程度上延伸人眼的视觉范围，弥补了人眼视觉功能的不足。微光 图像传感器能够在星光、月光、大气辉光等微弱光照射的环境条件下，W被动成像的方式对 目标和区域进行探测、侦察、摄影W及监控，从而具有隐蔽性的特征。与红外成像相比，微光 成像具有更高的分辨率，成像效果接近真实图像，可W得到更直观的图像信息。
[0004] 但是，微光图像与一般的可见光图像不同，它是经过多次光电转换和电子倍增而 形成的。由于输入照度低和背景差，系统所获取的光学信息十分微弱，使得输出图像画面 上叠加有明显的随机闪烁噪声。照度越低，噪声表现越严重。在成像系统中，对于任何一 个光电探测器，通过引入增益对传输过程中的信号进行放大，即光电转换--增益--输出， 使信号超过后续步骤中探测器产生的噪声，但要注意，由于光电探测器接收光信号时，也会 产生散粒噪声，在增益过程中，运些噪声也会被放大，因此要重点分析研究成像过程中的噪 声，并采取专口措施噪声进行有效的抑制。图像处理是一种快速有效、低成本的去除图像 噪声的方法，目前传统的图像去噪算法仅对于静止图像去噪能起到一定的效果（刘涵、梁 莉莉、黄令帅，"分块奇异值分解的两级图像去噪算法"《自动化学报》，第42卷第2期，2015 年2月），但是无法应用于拍摄微光运动图像视频中，而流行的利用小波变换的方法计算复 杂，又无法实际应用。
【发明内容】
[0005] 本发明在于提供一种自适应对运动的电子倍增CCD视频图像去噪的方法，W提高 拍摄运动图像的清晰度。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种自适应对运动的电子倍增CCD视频图像 去噪的方法，采用行列投影方式，对微光视频序列的参考帖和当前帖进行双向配准，通过计 算前后两帖图像投影的差方和，得到的差方和函数是与位移相关的函数，然后遍历差方和 矩阵，找出前后两帖图像的最大位移；由计算得到前后两帖图像位移坐标，得到两帖的重叠 区域，在得到重叠区域后，重叠区域的图像信息没有变化，而噪声随机变化，且符合高斯噪 声模型，判断图像的位移方向，对图像双向配准，然后进行权值滤波去除噪声。
[0007] 本发明与现有的技术相比，其显著优点为：（1)能去除电子倍增CCD运动视频上的 噪声，图像校正的效果好，且能在硬件上实现，具有实时性；（2)采用图像配准的方式来对 微光视频相邻帖图像进行配准，得到相邻帖的重叠区域，再利用计算得到的重叠区域对图 像进行权值滤波计算，不但使计算简便，而且图像效果明显提高。（3)通过判断图像位移的 情况，自适应对运动图像进行去噪，避免了传统的运动视频去噪方法带来的鬼影问题。
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明自适应对运动的电子倍增CCD视频图像去噪的方法的流程图。
[0010]图2(a)、图2化）、图2(C)是本发明自适应对运动的电子倍增CCD视频图像去噪的 方法的示意图：其中图2(a)为当前帖配准参考帖；图2(b)为参考帖配准当前帖；图2(C)为 叠加的重叠区域。
[0011] 图3(a)、图3(b)是真实场景的微光视频序列的校正效果图，其中图3(a)为原始视 频图像，图3(b)为校正后图像。
【具体实施方式】
[0012] 本发明运用了行列投影的方式，运用计算投影值的方差和，得到图像的位移坐标， 然后针对实时的视频序列的前后两帖图像进行双向图像配准，W得到前后两帖图像的重叠 区域，对重叠区域进行滤波，最终达到消除噪声的目的。由于拍摄微光视频的电子倍增CCD 本身就存在多种类型的噪声，而且在微光成像系统中，由于输入照度低和背景差，系统所获 取的光学信息十分微弱，使得输出图像画面上叠加有明显的随机闪烁噪声，在运些噪声中， 光子散粒噪声、暗电流噪声、时钟感生电荷噪声服从泊松分布，读出噪声服从高斯分布，不 但严重影响了图像质量，而且也很难处理。通过对图像求行投影和列投影的方式，正好可W 去除读出噪声的影响，计算投影的方差和，得到图像相对位移的同时，也能消弱系统噪声的 影响，具体实施步骤如下：
[0013] 步骤1，假设图像尺寸为M行N列，则行列投影可W分别由如下公式得到：
(1)
[001引式（1)中，X和y为像素坐标，为i图像的帖数，一般为n和n-1，当然也可根据外 部图像序列速度进行调整，不一定相邻；diY(X)和diX(y)为两幅图像的行列之和，即投影数 组。
[0016] 步骤2,为了避免图像上的高频信息对配准结果造成影响，因此在计算行投影和列 投影时，都再减去每一行的平均值A和每一列的平均值my，用W削弱高频点对配准精度的 影响，公式如下：
(2)
[0018]式（2)中的却''(.T)为修正后的列投影值，<'(.v)为修正后的行投影值。
[0019]步骤3,W当前帖n来配准参考帖n-1为例，得到的重叠区域为图2(a)中的阴影部 分，该重叠区域只在第n帖图像上得到了体现，为第n帖的左上区域，在与此同时，利用当前 帖来对前面预存的参考帖来进行配准，就可W得到图2(b)中的阴影区域，在参考帖的右下 区域，而如果将运两部分重叠区域放在同一帖图像的大小上就可W得到叠加的重叠区域， 如图2(c)所示，叠加的重合区域在图像上为A1+B和B+A2,其并集0 =AlUBUA2,且在 图2(C)中，Al和A2为只重叠了一次的区域，B为重叠了 2次的区域，C为未发生重叠的区 域，Al和A2的区域可能存在图像信息变化，为了保证图像的校正准确度，需要对Al和A2区 域的投影值进行滤波修正，而重叠区域前后两帖图像默认相同，不进行修正。同时，为了消 除由于图像运动带来的新信息的影响，需要对行投影矩阵和列投影矩阵进行滤波修正。具 体公式如下：
(3) (：4)
[0022] 公式（3)为对行投影矩阵进行滤波，公式（4)为对列投影矩阵进行滤波。式中的 化和D2分别为垂直方向和水平方向的预设位移，其值为固定值，一般设置为行或者列像素 值的1/10, 〇,'|片)和〇,'(."为修正后的投影值。